Warum Pflanzen ohne Licht schlapp werden

6. Juli 2016, 10:54
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Wiener Forscher befassten sich mit der Rolle der extrazellulären Matrix

Wien – Wenn sie kein Licht registrieren, werden Pflanzen schlapp: Dann ist nämlich die Stützsubstanz, die extrazelluläre Matrix, zwischen den Zellen weniger solide, wie Wiener Forscher mit einer neu entwickelten Mikroskopie-Methode beobachten konnten, durch die man die mechanischen Eigenschaften lebender Zellen sieht. Die Studie erschien im Fachmagazin "Science Signaling".

Nicht nur bei Pflanzen, sondern auch bei Tieren und Pilzen hält die extrazelluläre Matrix die Zellen zusammen. Sie stützt sie und vereinfacht die Zellkommunikation, legen die Forscher um Youssef Belkhadir vom Gregor Mendel Institut (GMI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in der Studie dar.

Die Untersuchung

Um ihre Viskoelastizität – also teilweise elastisch-geschmeidiges, teilweise viskos-zähflüssiges Materialverhalten – zu messen, haben sie Fluoreszenz- und Lichtstreuungsmikroskopie gemeinsam mit Kollegen der Vienna Biocenter Core Facilities (VBCF) zu einer neuen Methode verbunden. Mit dem sogenannten "Fluorescence emission Brillouin scattering imaging" (FBi) könne man nicht nur Pflanzenzellen untersuchen, sondern zum Beispiel auch die Zellwände bei menschlichen Organen und damit Informationen zu den Ursachen von Herz-Kreislauferkrankungen gewinnen, meinen sie.

Zunächst einmal inspizierten sie damit aber die Zellen von Küchenzwiebeln (Alium cepa) und der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana). Sie sahen, dass die Stützmatrix direkt außerhalb der Zellmembranen, aber auch die entsprechenden Regionen in der Zelle besonders steif waren. Bei im Wachstum befindlichen Sproß-Zellen der Ackerschmalwand (im Hypokotyl, das ist der Abschnitt unmittelbar oberhalb der Wurzeln) waren die Längsseiten der Zellen mehr verstärkt als die Breitseiten, berichten die Forscher. Parallel zur Wachstumsrichtung sind die Zellen also steifer als quer dazu.

Wenn solche Zellen aber durch Defekte in den Photorezeptoren rotes Licht nicht wahrnehmen konnten, war ihre extrazelluläre Matrix viel weniger hart. Licht fördert also die Steifigkeit der extrazellulären Matrix und der Zellwand, so Belkhadir. Die Pflanzen regulieren demnach die mechanischen Eigenschaften ihrer Stützmatrix abhängig vom Licht.(APA, red, 6. 7. 2016)

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